Практическая работа №2:

«РАСЧЕТЫ ПО СНЯТИЮ СУДНА С МЕЛИ СПОСОБОМ ДОЗИРОВАННОГО РЫВКА».

Цель работы

Теоретические обоснования способа дозированных рывков в значительной мере базируются на зависимостях, используемых при расчетах буксирных линий, поэтому курсанту рекомендуется повторить соответствующий материал перед выполнением настоящей лабораторной работы. Поэтому задачами при выполнении настоящей лабораторной работы курсантами являются:

1. Приобретение минимальных практических навыков по процессу снятия судна от мели.

2. Приобретение знаний по пониманию физических процессов, происходящих при снятии судна с мели методом дозированного рывка.

3. Приобретение навыков по выполнению практических расчетов сил, действующих на судно, и также определение силы тяги для снятия судна с мели.

Методические указания учитывают требования Международной конвенции о подготовке и дипломированию моряков и несения вахты СОЛАС-95 и нормативных документов Министерства транспорта Украины.

Методические указания предназначены для курсантов старших курсов су­доводительской специальности и студентов заочного факультета.

Основные теоретические сведения

Снятие судна с мели способом рывка применяется в том случае, когда требуемое стягивающее усилие превышает максимальную силу тяги винта спасателя, т.е. когда статическое приложение силы тяги не может преодолеть силу трения корпуса судна, сидящего на мели. Этой метод позволяет кратковременно получить резкое увеличение натяжения буксирного каната.

В процессе рывка буксир проходит путь S, а натяжение рывка возрастает от начального Т_н, которое равно упору винта при минимальных его оборотах, до конечного Т_к, которое он развивает в конце при остановке буксира.

По закону сохранения энергии работа силы тяги винта А_р расходуется на работу по упругому растяжению буксирного каната А_ур и его спрямлению (уменьшению стрелки провеса) А_спр.

А_р = А_ур + А_одр (1)

При выполнении расчетов будут использоваться параметры и условные обозначения, приведенные в таблице 1 (смотрите рисунок 1 и рисунок 2).

Таблица 1: Перечень условных обозначений и их размерности

№№п/п	Наименование параметра	Условное обозначение	Размерность
1	Длина нерастянутого буксирного троса	L0	м
2	Длина провисающей ветви буксирного троса	lпр	м
3	Длина провисающей части всего буксирного троса	Lпр	м
4	Начальная стрелка провеса буксирного троса	ун	м
5	Конечная стрелка провеса буксирного троса	ук	м
6	Начальное возвышение центра тяжести над вершиной	Ун	м
7	Конечное возвышение центра тяжести над вершиной	Ук	м
8	Начальное натяжение троса	Тн	кН
9	Конечное натяжение троса	Тк	кН
10	Горизонтальная проекция троса начальная	Хн	м
11	Горизонтальная проекция троса конечная	Хк	м
12	Высота подъема ЦТ троса при спрямлении	∆у	м
13	Необходимая сила тяги винта для рывка при Тк	Ррсг	кН
14	Вес буксирного троса	Рбт	кН
15	Требуемое стягивающее усилие	Fтп	кН
16	Работа буксира по упругому растяжению каната	Аур	кДж
17	Работа буксира по спрямлению каната	Аспр	кДж
18	Работа буксира при рывке, равная Аур+Аспр	Ар	кДж
19	Высота точки крепления над грунтом (глуб.+выс. над водой)	Н	м
20	Вес одного погонного метра каната	q	Кн/м
21	Путь, проходимый судном при рывке	S	М
22	Сила упора винта на швартовах	Ршв	кН
23	Максимальное относительное удлинение перед разрывом	∆%
24	Разрывная прочность каната	R	кН

Высоту подъема ЦТ буксирного троса при рывке можно рассчитать по формуле:

∆у = (у_н-У_н)-(у_к-У_к) (2)

Величину стрелки провеса при начальном натяжении буксирного троса Т_н и при конечном Т_к можно рассчитать по формулам:

(3)

(4)

Длина провисающей части зависит от положения троса относительно грунта. Если трос не лежит на грунте, то и , в противном случае его значение рассчитывают по формуле:

(5)

Возвышение ЦТ над вершиной в начале У_н и в конце рывка У_к можно рассчитать по формулам:

(6)

(7)

Расчет горизонтальной проекции до начала рывка Х_н и после его окончания Х_к можно рассчитать по формулам:

(8)

(9)

Величину пути, проходимого за счет упругого удлинения буксирного каната можно рассчитать по формуле:

(10)

Величину пути, проходимого за счет спрямления буксирного каната ∆l₂ можно рассчитать по формуле:

(11)

С учетом приведенных зависимостей (10) и (11) величина пути S, проходимая буксиром при разгоне равна:

(12)

Работу по упругому растяжению буксирного каната можно рассчитать по формуле:

(13)

Работу по спрямлению буксирного каната можно рассчитать по формуле:

(14)

По полученным формулам можно рассчитать тягу винта при разгоне, требуемую для достижения заданной силы рывка Т_к для снятия аварийного судна с мели по формуле:

(15)

Рисунок. 1 - Схема буксирной линии до начала рывка

Рисунок. 2 - Схема буксирной линии во время рывка

Расчет требуемой силы упора винта спасателя при разгоне и рывке Р_рзг покажем на примере, который приведен ниже.

Исходные данные:

1. Длина буксирного каната L₀= 150 м.

2. Вес одного погонного метра каната q==0.065 кН/м.

3. Разрывная прочность каната R=760 кН.

4. Максимальное относительное удлинение ∆% = 2%.

5. Средняя высота крепления буксирного каната над грунтом Н=5м.

6. Требуемое стягивающее усилие Fтр=400 кН.

7. Сила тяги винта спасателя при минимальных оборотах Тн=11,1 кН. По условию принимаем Тк =Fтр = 400 кН.

Результаты расчетов с указанием использованных формул сведены в таблице 2.

Полученный в последней строке результат показывает, что винт спасателя при разгоне должен создавать тягу, равную 150.9 кН, что обеспечивает натяжение в момент рывка равное 400 кН. Для возможности практического выполнения рывка необходимо рассчитать частоту вращения винта, соответствующую полученной силе тяги Ррзг. Этот расчет выполняется по формулам для определения силы упора винта на швартовах:

(16)

где к_р - коэффициент упора винта на швартовых;

ρ - массовая плотность воды, (1020 кг/м*);

n - частота вращения винта, об/с;

Dв - диаметр винта.

Значение коэффициента упора винта на швартовых можно определить по формуле:

(17)

где Θ - дисковое отношение винта;

Z - число лопастей винта;

Н/Dв -шаговое отношение винта, радиан.

Тогда:

Таблица 2: Результаты расчета параметров рывка по приведенному примеру

Величины, размерность	Способ получения	Значения
		Начальное	Конечное
Т, кН	По условию	11.1	400
lпр, м	По формуле (5) с учетом глубины	41.63*	75.0**
Х, м	По формуле (8-9)	82.44	150.0
У, м	По формуле (6-7)	0.93	0.15
у, м	По формуле (3-4)	5.0	0.46
∆у	По формуле (2)	3.76
Рбк, кН	Рбк = q·L0	9.75
Аспр, кДж	По формуле (14)	36.7
S, м	По формуле (12)	2.33
Ауо, кДж	По формуле (13)	315.55
Ррзг, кН	По формуле (15)	150.9
* канат частично лежит на грунте ** канат не касается грунта

Вопросы для выполненной лабораторной работы

1. Как рассчитывается гидродинамическое сопротивление корпуса судна?

2. Как рассчитывается аэродинамическое сопротивление корпуса судна?

3. Что такое высота волны 3% обеспеченности?

4. Как определяют сопротивление движению в штормовых условиях?

5. Какая должна быть игра буксирной линии при движение в штормовых условиях?

6. Что такое игра буксирной линии 1-го и 2-го рода?

7. Когда необходимо применять дозированный рывок для снятия судна с мели?

8. Как изменяется натяжение буксирного троса при снятии с мели методом дозированного рывка?

9. Как определить силу упора винта «на швартовых»?

10. Чему равна величина пути, проходимая буксиром при разгоне?

Рекомендуемая литература.

1. Управление судном. Учебник. Под редакцией В.И. Снопкова. - М.: Транспорт, 1991. - 359 с.

2. Мальцев А.С. Управление движением судна, Одесса,: Весть, 1995. — 235 с.

3. Управление судном и его техническая эксплуатация. / Е.И. Жуков, М. Н. Либензов, М. Н. Письменный и др. - М.: Транспорт, 1983. - 655 с.

4. Кондрашихин В.Т., Берлинских Б В., Мальцев А.С, Козырь Л.А. Справочник судоводителя по навигационной безопасности мореплавания.- Одесса.: Маяк, 1990.-168 с.

5. Практическое кораблевождение. Книга 2./Под ред. А.П.Михайловского.-Л.: ГУНиО МО СССР, 1988.271 с.

6. Васильев А.В. Управляемость судов. - Л.:Судостроение, 1989.-328 с.

ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

№№ п/п	Lo м	q кН\м	R кН	∆ %	H м	FTП кН	TH кН	DB м	H/DВ	Ө	Ζ
1	165	0,069	750	2,3	5,5	410	10,9	6,3	0,97	0,6	4
2	210	0,071	755	2,0	7,0	395	11,8	6,5	0,975	0,62	4
3	195	0,07	753	2,5	7,5	415	11,2	6,2	0,973	0,625	4
4	160	0,065	720	2,2	5,9	400	10,8	6,0	0,969	0,63	4
5	170	0,-67	725	2,1	6,1	405	11,0	6,1	0,97	0,635	4
6	185	0,071	715	2,2	5,3	375	10,7	6,4	0,968	0,63	4
7	205	0,072	720	2,5	6,9	380	10,7	6,0	0,971	0,615	4
8	190	0,069	735	2,3	6,2	385	10,9	6,2	0,972	0,61	4
9	155	0,061	685	2,4	7,1	365	10,3	5,7	0,968	0,595	4
10	200	0,064	695	2,3	5,6	370	10,9	5,8	0,97	0,605	4
11	175	0,065	700	2,5	5,9	380	11,3	6,1	0,972	0,61	4
12	215	0,067	705	2,5	6,0	400	11,6	6,2	0,974	0,615	4
13	180	0,068	710	2,4	5,7	405	11,7	6,2	0,975	0,61	4
14	170	0,062	690	2,2	5,4	390	10,9	5,7	0,967	0,595	4
15	165	0,059	650	2,1	5,3	375	10,7	5,6	0,965	0,59	4
16	200	0,71	755	2,5	7,1	415	11,4	6,3	0,973	0,63	4
17	205	0,07	735	2,4	6,8	400	11,2	6,2	0,969	0,625	4
18	175	0,068	710	2,3	6,5	390	11,0	6,1	0,967	0,61	4
19	160	0,063	690	2,2	5,9	375	10,8	5,9	0,965	0,595	4
20	195	0,069	745	2,4	5,5	405	11,3	6,3	0,973	0,615	4
21	215	0,072	705	2,5	6,0	410	11,5	6,5	0,975	0,615	4
22	185	0,069	690	2,3	5,5	390	10,7	5,9	0,968	0,6	4
23	190	0,07	695	2,1	5,0	395	11,0	6,0	0,972	0,605	4
24	205	0,072	700	2,4	6,2	400	11,2	6,1	0,973	0,62	4
25	160	0,057	680	2,0	5,1	380	10,5	5,5	0,967	0,59	4
26	175	0,068	690	2,2	5,5	385	10,6	5,7	0,969	0,595	4
27	170	0,068	685	2,1	5,5	385	10,5	5,6	0,968	0,595	4
28	180	0,071	695	2,0	5,7	395	10,8	5,9	0,970	0,593	4
29	165	0,059	690	2,0	5,4	375	10,6	5,5	0,968	0,591	4
30	200	0,074	710	2,4	5,9	405	11,3	6,3	0,973	0,605	4